Российской Федерации Федеральное агентство по образованию Саратовский государственный технический университет






Скачать 265.82 Kb.
НазваниеРоссийской Федерации Федеральное агентство по образованию Саратовский государственный технический университет
Дата публикации16.01.2014
Размер265.82 Kb.
ТипПрограмма
auto-ally.ru > Химия > Программа
Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное агентство по образованию

Саратовский государственный технический университет

ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ, КОНСТРУКЦИЯ, ХАРАКТЕРИСТИКИ,

ОЦЕНКА ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ И ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБСЛУЖИВАНИЕ АККУМУЛЯТОРНЫХ БАТАРЕЙ
Методические указания
к выполнению практической работы
для студентов специальности

«Технология машиностроения»

Одобрено
редакционно-издательским советом Саратовского государственного технического университета



Саратов 2009



^ Цель работы: изучение принципа действия, конструкции, оценки технического состояния, приемов технического обслуживания автомо­бильных аккумуляторных батарей (АКБ).

^ Основные этапы работы


  1. Внеаудиторная подготовка с целью изучения химических процес­-
    сов, принципа действия, конструкции и приемов технического обслужива­-
    ния и контроля параметров аккумуляторных батарей (АКБ).

  2. Изучение конструкции аккумуляторных батарей в лаборатории и
    оценка состояния элементов аккумулятора, представленных на демонстра­-
    ционном стенде.

  3. Обработка полученных данных и составление отче­та.

  4. Защита лабораторной работы.

Программа работы
1. Внеаудиторная подготовка к работе в лаборатории.

1.1. Используя конспекты лекций, учебники, дополнительный мето­дический материал, приведенный в настоящем руководстве, изучить:

  • назначение аккумуляторных батарей;

  • химический состав электродов и электролита аккумуляторов;

  • конструкцию аккумуляторных батарей;




  • химические реакции, проходящие на положительном и отрица-­
    тельном электродах аккумулятора;

  • процессы, происходящие в аккумуляторе на микроскопическом и
    макроскопическом уровнях при нарушении нормальной работы аккумуля­-
    торных батарей;

  • основные параметры свинцовых стартерных аккумуляторных бата­-
    рей и методы их контроля;

  • способы заряда аккумуляторов;

  • технологию хранения и ввода в эксплуатацию свинцовых аккуму­ляторных батарей.

1.2. В процессе подготовки к работе в лаборатории подготовить от­веты на контрольные вопросы.

2. Работа в лаборатории.

  1. Ознакомиться с расположением элементов АКБ на демонстрационном стенде.

  2. Ознакомиться с внешним видом и конструкцией электродных
    пластин, предназначенных для установки в аккумулятор. Обратить внима-­
    ние на цвет пластин.

2.3. Осмотреть конструкцию полу блока положительных пластин
АКБ, бывшей в эксплуатации.

  1. По внешнему виду проанализировать состояние и конструкцию
    полублока отрицательных электродных пластин аккумуляторной батареи.

  2. Ознакомиться с конструкцией сепараторов.

  3. Ознакомиться с конструкцией корпуса АКБ, используя ее часть,
    представленную на демонстрационном стенде.

  4. Проанализировать взаимное расположение и количество отрица­-
    тельных и положительных электродных пластин, сепараторов в аккуму-­
    ляторе.

  5. Ознакомиться со способом соединения электродных пластин в
    одном блоке электродов АКБ.

  6. Ознакомиться с конструкцией полюсных выводов аккумулятор­
    ной батареи.




  1. Изучить химические процессы, происходящие при заряде и
    разряде АКБ, таблицы режимов заряда и плотности электролита аккумуля­-
    тора.

  2. Полученные сведения записать в тетрадь для по­
    следующего использования в отчете.




  1. Обработать полученные сведения и составить от­чет.

  2. Защитить практическую работу.

^ Методические указания
К АКБ относят электрические элементы, способные накапливать и отдавать электрическую энергию во внешнюю электрическую цепь за счет электрохимических процессов, связанных с изменением химического со­става активных масс электродов.

^ Химические основы работы аккумуляторов

При введении металлического электрода в электролит ионы послед­него проникают к поверхностным атомам электрода. При этом положи­тельные ионы электролита стремятся осесть на электрод. Такая способ­ность электролита называется осмотическим давлением.

Отрицательные ионы электролита притягивают атомы металла и стремятся перевести их в электролит. Способность металлов растворяться в электролите под действием его отрицательных ионов называется элек­тролитической упругостью растворения.

Если упругость больше осмотического давления, то ионы металла входят в электролит и заряжают его положительно (электрод в этом случае заряжен отрицательно). В результате между электродом и электролитом возникает разность потенциалов, значение которой ограничивается тем, что на ионы металлов, перешедшие в электролит, действуют силы элек­тронов, оставшихся в металле. По мере перехода ионов металла в электро­лит эти силы возрастают и уравновешивают избыточные силы упругости растворения. Если осмотическое давление больше сил упругости раство­рения, то положительные ионы оседают на электроде и заряжают его по­ложительно. Между электродом и электролитом возникает определенная разность потенциалов обратной полярности. Очевидно, что если силы ос­мотического давления и упругости растворения равны, разность потенциа­лов между электродом и электролитом не образуется.

Возникающая разность потенциалов не может быть использована для получения электрического тока, т.к. если в электролит опустить элек­трод из того же металла, то разность потенциалов будет равна нулю.

Для получения тока в электролит необходимо поместить еще один электрод с другой электролитической упругостью растворения, т.е. из дру­гого металла.

Система из электролита с двумя введенными в него электродами из металлов с различной электролитической упругостью растворения и пред­ставляет собой гальванический элемент - источник электродвижущей си­лы (ЭДС). Гальванические элементы работают за счет собственной хими­ческой энергии, поэтому химические источники характеризуются не мощ­ностью, а емкостью:

Q = Iр⋅tр,

где Q - емкость гальванического элемента, Iр - разрядный ток, А, tр - про­должительность разряда, час. В реальных аккумуляторах в качестве электродов применяют пла­стины решетчатого типа. Основание электродов изготавливают из сплава свинца и сурьмы (для механической прочности). Ячейки заполняют пастой из порошкообразных окислов свинца на слабом растворе серной кислоты. Для положительных пластин используют свинцовый сурик, а для отрицательных пластин ис­пользуют свинцовый глет Pb3O4. После просушки паста приобретает по­ристость, чем достигается большая емкость аккумуляторов. Высушенные пластины подвергаются формовке (длительному заряду) в специальном электролите. В результате сурик превращается в двуокись свинца PbO2, а свинцовый глет в чистый свинец. Это соответствует заряженному аккуму­лятору.

После формовки пластины или разряжают или оставляют заряжен­ными. В любом случае их тщательно высушивают, а затем собирают в блоки.

^ Химические процессы в свинцово-кислотных аккумуляторах

В качестве электролита в свинцово-кислотных аккумуляторах ис­пользуется серная кислота, которая в воде ассоциирует и диссоциирует, т.е. H2SO4↔2H++SO4 2-

У заряженного аккумулятора положительная пластина представляет собой двуокись свинца PbO2, а отрицательная пластина - губчатый свинец Pb.

При разряде у отрицательной пластины проходит электрохимическая реакция вида:

Pb + SO4 2-→ PbSO4 + 2е,

а у положительной пластины

PbO2 + 2e + 4H+ + SO4 2-→ PbSO4 + 2H2O.

Суммарная реакция при разряде аккумулятора имеет вид:

PbO2 + Pb + 2H2SO4 → 2PbSO4 + 2H2O.

При разряде активные массы пластин переходят в сернокислый сви­нец. Плотность электролита падает до 1,15-1,17 г/см3. Аккумуляторы не разряжают до полного перехода активной массы в сернокислый свинец, т.к. сернокислый свинец обладает большим сопротивлением, препятст­вующим осуществлению обратного процесса.

При заряде аккумулятора у отрицательной пластины проходит хи­мическая реакция

PbSO4 + 2e → Pb + SO4 2-,

в результате которой сернокислый свинец распадается на ионы РЬ + и SO4 2- . Ион свинца, взаимодействуя с приходящими электронами, превра­щается в молекулу свинца. Ион SO4 2-, направляясь к положительной пластине, соединяется с двумя ионами водорода, образует молекулу серной кислоты H2 SO4.

Химическая реакция у положительной пластины выглядит следую­щим образом:

PbSO4 - 2e + 2H2O -> PbO2 + 4H+ + SO4 2-.

В реакции участвует ион свинца Pb2+ и два иона кислорода 2О2- из диссоциированной молекулы воды. Свинец окисляется.

Кислородный остаток и ионы водорода образуют две молекулы сер­ной кислоты

4H+ + SO42- + SO42-= 2H2SO4. Суммарная реакция при заряде аккумулятора:

2PbSO4 + 2H2O -> PbO2 + Pb + 2H2SO4

Плотность электролита повышается. При достижении максимальной плотности начинается диссоциация воды, сопровождающаяся бурным вы­делением водорода.

Таким образом, окислительно-восстановительные процессы при за­ряде и разряде могут быть описаны уравнением:

заряд

PbO2+Pb+2H2SO4 → 2PbSO4+2H2O

разряд

^ Саморазряд аккумуляторов

Бесполезная потеря какой-то части запасенной при заряде энергии или саморазряд аккумуляторов - явление неизбежное. Саморазряд проис­ходит и в режиме разряда и в режиме покоя. Величину саморазряда опре­деляют химическая система и конструкция АКБ. Важна температура, ко­личество и свойство попавших в аккумулятор примесей. Трудно устранить такие причины разряда как существование разности потенциалов в самих пластинах (между активной массой пластин и металлом их основы). Дей­ствует и кислород воздуха на отрицательные пластины. Причинами само­разряда могут быть неравномерная плотность электролита, плохая изоля­ция пластин, загрязнение электролита, активной массы и дистиллирован­ной воды вредными примесями. Саморазряд традиционной АКБ по ГОСТ 959-91Р при бездействии в течение 14 суток при температуре 20+5°С не должен превышать 0,5% в сутки (7%), а после бездействия в течение 28 су­ток - 20% от номинальной емкости. Саморазряд необслуживаемой батареи в течение 90 суток после бездействия не должен превышать 0,11% в сутки (10%), а после бездействия в течение года - 40% от номинальной емкости.
^ Устройство автомобильных аккумуляторов и батарей

Аккумуляторные батареи в автомобиле обеспечивают электропита­ние потребителей при недостаточной мощности, вырабатываемой генера­тором (например, при неработающем двигателе, при пуске двигателя, при малых оборотах двигателя).

Основными требованиями, предъявляемыми к автомобильным акку­муляторным батареям, являются:

  • малое внутреннее сопротивление;

  • большая емкость при малых объеме и массе;

  • устойчивость к низкой температуре;

  • простота обслуживания;

  • высокая механическая прочность;

  • длительный срок службы;

  • незначительный саморазряд;

  • невысокая стоимость.

Наиболее полно этим требованиям удовлетворяют свинцово-кислотные аккумуляторные батареи.

АКБ по конструктивным признакам в соответствии с ГОСТ 959-91Е на три группы: 1) традиционные;

2) малообслуживаемые; 3) необслуживаемые.

Традиционные батареи собираются в корпусах с отдельными крыш­ками и в корпусах с общей крышкой.

Традиционные батареи с отдельными крышками собираются в од­ном эбонитовом или пластмассовом сосуде - моноблоке, разделенном пе­регородками на отдельные ячейки по числу аккумуляторов (в просторечии - банок) в батарее. В каждой ячейке помещен электродный блок, состоя­щий из чередующихся положительных и отрицательных электродов, раз­деленных сепараторами. Сепараторы служат для предотвращения замыка­ния электродов, но при этом за счет своей пористости способны пропус­кать через себя электролит. Электроды устанавливаются на опорные приз­мы, что предотвращает замыкание разноименных электродов через шлам, накапливающийся в процессе эксплуатации на дне моноблока.

Сверху электродного блока устанавливается перфорированный пре­дохранительный щиток, защищающий верхние кромки сепараторов от ме­ханических повреждений при замерах температуры, уровня и плотности электролита. Каждый аккумулятор батареи закрывается отдельной крышкой из эбонита или пластмассы. В крышке имеется два отверстия для вывода борнов электродного блока и одно резьбовое - для заливки электролита. Резьбовое отверстие закрывается резьбовой пробкой из полиэтилена, имеющей небольшое вентиляционное отверстие, предназначенное для вы­хода газов во время эксплуатации. В новых сухозаряженных батареях вен­тиляционное отверстие закрыто приливом. После заливки электролита этот прилив следует срезать. Соединение аккумуляторов в батарею осуществляется с помощью перемычек. К выводным бортам крайних аккумуляторов приваривают по­люсные выводы для соединения батареи с внешней электрической цепью. Диаметр положительного вывода больше, чем отрицательного. Это исклю­чает неправильное подключение батареи. В некоторых случаях полюсные выводы имеют отверстия под болт.

Традиционные батареи с общей крышкой изготавливают в пластмас­совых моноблоках. Эластичность пластмассы позволяет соединять акку­муляторы в батарею сквозь отверстия в перегородках моноблока. Это де­лает возможным на 0,1...0,3 В повысить напряжение батареи при стартер-ном разряде и уменьшить расход свинца в батарее на 0,5... 3 кг. Примене­ние термопластичных пластмасс позволило значительно снизить массу корпуса батареи. Использование пластмассового моноблока и общей крышки позволило применить герметизацию батареи методом контактно-тепловой сварки, что обеспечивает надежную герметичность при темпера­турах от минус 50 до плюс 70°С.

На рисунке 1 приведена в разрезе конструкция аккумуляторной ба­тареи типа 6СТ-55П, широко применяемая на автомобилях ВАЗ.

Аккумуляторная батарея состоит из шести последовательно соеди­ненных аккумуляторов напряжением по 2В, размещенных в общем корпу­се (моноблоке). Корпус 1 изготовлен из полипропилена и разделен непро­ницаемыми перегородками на шесть отсеков. Крышка 2, общая для всего корпуса, также изготовлена из полипропилена и приварена к корпусу ульт­развуковой сваркой.

В каждом аккумуляторе находится набор положительных 9 и отри­цательных 10 пластин. Пластины выполнены в виде решетки, отлитой из сплава свинца и сурьмы и заполненной пористой активной массой из свинца и свинцовых окислов. Пластины опираются на ребра (призмы) кор­пуса, и поэтому между дном и нижними кромками пластин имеется сво­бодное пространство. Осыпающаяся с пластин активная масса (шлам) за­полняет это пространство, не достигая нижних кромок пластин, что предо­храняет их от короткого замыкания.

Пластины одинаковой полярности собираются в полублок и прива­риваются к бареткам 4, которые служат для крепления пластин и вывода тока. Из полублоков положительных и отрицательных пластин собирается блок с чередованием разноименных пластин. Для изоляции разноименных пластин друг от друга между ними установлены сепараторы 8 из микропо­ристого поливинилхлорида.

Электролитом в аккумуляторе служит раствор серной кислоты в дис­тиллированной воде. При заряде батареи серная кислота электролита взаи-

модействует с активной массой пластин и превращает ее в сульфат свинца (белого цвета); при этом количество кислоты в электролите уменьшается, а его плотность снижается. При заряде батареи под действием проходящего через батарею зарядного тока происходит обратный процесс. Сульфат свинца в активной массе положительных пластин превращается в перекись свинца (коричневого цвета); при этом в электролит выделяется серная ки­слота, и его плотность увеличивается. Доливку дистиллированной воды производят по необходимости 1-2 раза в месяц.



Рис. 1. Аккумуляторная батарея: 1 - корпус, 2 - крышка, 3 - положительный вывод, 4 - межэлементное соедине­ние (баретка), 5 - отрицательный вывод, 6 - пробка заливной горловины, 7 - заливная горловина, 8 - сепаратор, 9 - положительная пластина, 10 - отрицательная пластина.
В малообслуживаемых батареях содержание сурьмы в сплаве токо-отводов снижено в 2-3 раза по сравнению с традиционными батареями. Ряд производителей к малосурьмяниистому свинцу добавляет различные леги­рующие вещества, в частности, серебро и селен. Это обеспечивает подза-ряд батареи в интервале регулируемого напряжения практически без газо­выделения. Вместе с тем скорость саморазряда необслуживаемой батареи снижена примерно в 5-6 раз.

Малообслуживаемая батарея имеет улучшенную конструкцию. Один из аккумуляторных электродов в ней помещен в сепаратор-конверт, опор­ные призмы удалены, электроды установлены на дно моноблока. Этого электролит, который в традиционных батареях был под электродами, в не­обслуживаемых батареях находится над электродами. Поэтому доливка воды в такую батарею необходима не чаще, чем 1 раз в 1,5-2 года.

Необслуживаемые батареи отличаются малым расходом воды и не требуют ее долива в течение всего срока службы. Вместо сурьмы в сплаве решеток аккумуляторов используется другой элемент. Например, приме­нение кальция позволило уменьшить газовыделение более чем в десять раз. Столь медленное «выкипание» большого объема воды можно «растя­нуть» на весь срок службы аккумулятора, вообще отказавшись от залив­ных отверстий и доливки воды.

Необслуживаемые батареи другого типа вместо электродных пла­стин включают в свой состав электроды, скрученные в плотные рулоны. Между электродами проложен тонкий сепаратор, пропитанный электро­литом. При плотной упаковке электроды не требуют упрочнения сурьмой. Электролит в таких батареях связан губчатой прокладкой и не вытекает даже при повреждении корпуса батареи. При непродолжительном переза­ряде газы, проходя по каналам сепаратора, вступают в реакцию и превра­щаются в воду. При длительном перезаряде газы, не успев прореагировать друг с другом, выходят через предохранительный клапан. Количество электролита будет в этом случае уменьшаться. Для своевременного пре­дотвращения перезаряда в автомобиле необходимо устанавливать сигнали­затор аварийного напряжения. Аккумуляторы, изготавливаемые по данной

технологии, получили название «спиральные элементы» (Spiral Cell). Пре­имуществами этих аккумуляторов являются: большой ток холодной про­крутки, стойкость к вибрациям и ударам, большое число циклов пуска дви­гателя (в три раза больше, чем у традиционных батарей), малый самораз­ряд (срок хранения без подзарядки - более года). Такие АКБ имеют обо­значение VRLA.

^ Основные параметры аккумуляторных батарей

Электродвижущей силой аккумулятора E называют разность его электродных потенциалов при разомкнутой внешней цепи: E = ϕ – ϕ+,

где φ- и φ+- потенциалы положительного и отрицательного электродов соот­ветственно.

ЭДС батареи, состоящей из n последовательно соединенных аккуму-

ляторов равна сумме ЭДС элементов:



Для практических целей ЭДС может быть определена по эмпириче­ской формуле:

Е = 0,84 + γ25,

где у25 - плотность электролита при температуре +25°С (г/см3).

Если измерения проводились при температуре, отличной от +25°С, то необходимо привести плотность γt к температуре +25°С:

γ25 = γt + 0,00075(T - 25).

На практике более важным параметром является напряжение акку­мулятора, которое при разряде всегда ниже, при заряде выше, а при ра­зомкнутой внешней цепи равно значению ЭДС. Это отличие обусловлено падением напряжения на внутреннем сопротивлении аккумулятора R0, а также электродной поляризацией.

Поляризацией называется явление изменения потенциала электрода от исходного равновесного φ (без тока) до нового φ' (при прохождении то­ка). Поляризация является следствием затруднения протекания электрод­ного процесса на аккумуляторных электродах. Так как процесс поляриза­ции приводит к электрическим потерям в аккумуляторах, то его удобно представлять как потери на некотором сопротивлении поляризации Rп. Причинами, вызывающими поляризацию, являются: изменение концен­трации электролита вблизи электродов; образование на поверхности элек­трода слоя сульфата свинца и др. Поляризация является переходным про­цессом: при подключении нагрузки к батарее поляризация по экспоненте увеличивается до своего предельного значения. Длительность этого про-

цесса зависит от силы тока и температуры электролита. Для стартерных режимов она не превышает 10 с. С увеличением тока и температуры дли­тельность процесса поляризации и сопротивление поляризации Rп умень­шаются.

Омическое сопротивление батареи R0 складывается из сопротивле­ний электролита Rэ, сепараторов Rс, активной массы Rм, решеток Rр и со­единительных элементов Rсэ мостиков с борнами, межэлементных пере­мычек помосных выводов):

R0= Rэ+Rс+Rм+Rр+Rс.э.

Под сопротивлением электролита понимается сопротивление той его части, которая находится между электродами. Оно составляет примерно половину внутреннего сопротивления аккумулятора.

Внутреннее сопротивление аккумулятора зависит от степени его раз-ряженности, температуры и значения тока. Внутреннее сопротивление в заряженном состоянии составляет несколько мили Ом. В полностью раз­ряженном состоянии возрастает в несколько раз. С понижением темпера­туры внутреннее сопротивление также возрастает. С увеличением тока оно уменьшается из-за уменьшения сопротивления поляризации.

Разрядной емкостью Cр называется максимальное количество элек­тричества Qрmax , которое аккумулятор может сообщить во внешнюю цепь при разряде от начального напряжения Uнач до конечного Uкон. Обычно разрядная емкость аккумуляторных батарей определяется при постоянном токе разряда Iр.

Тогда разрядная емкость определяется выражением:

Cр = Iр·tкон,

где tкон - время разряда аккумуляторной батареи от напряжения Uнач до напряжения Uкон.

Разрядная емкость зависит от количества заложенных в АКБ актив­ных веществ и степени их использования.

^ Номинальная разрядная емкость аккумуляторной батареи C20 опре­деляется при 20-часовом режиме разряда током I=0,05C20 при температуре плюс 25°C. Разряд должен прекращаться после достижения конечного на­пряжения 5,25 В у батареи на 6 В и 10,5 В у батареи на 12 В.

На практике при определении разрядной емкости используют вне­системную единицу измерения ампер-час (1 А-ч=3600 Кл).

На батареях, сделанных в США и некоторых азиатских странах, вме­сто номинальной емкости указывается резервная емкость. Этот параметр показывает время (в минутах) разряда батареи током 25 А до конечного напряжения 10,5 В. По мнению американских производителей он близок к

реальному потреблению тока на автомобиле при неработающем генерато­ре.

Для оценки стартерных свойств батарей используется параметр, на­зываемый током холодной прокрутки или током стартерного разряда.

Параметры режима разряда аккумуляторной батареи при определе­нии тока стартерного разряда приведены в таблице 1.

По отечественному стандарту ток стартерного разряда определяется в режиме трехминутного разряда при температуре минус 18°С и конечном напряжении 9 В. Ток стартерного разряда по стандарту DIN определяется при тех же условиях, но при минимальной продолжительности стартерно­го разряда, равной 30 секундам (30 секундный режим разряда). По стан­дарту SAE ток стартерного разряда определяется подобно стандарту DIN, но конечное напряжение батареи должно быть не менее 7,2 В. Для сравне­ния показателей стартерного разряда аккумуляторных батарей ориентиро­вочно можно считать, что ток холодной прокрутки по SAE в 1,6-1,7 раза больше тока стартерного разряда по DIN.

Таблица 1.1

Параметры режима разряда аккумуляторной батареи

Стандарты

ГОСТ (Россия)

SAE (США)

DIN

(Германия)

Температура, °С

-18

-18

-18

Длительность разряда, мин

3

0,5

0,5

Конечное напряжение, В

9

7,2

9

Для электропотребителей автомобиля, как нагрузки, важным показа­телем является энергозапас аккумуляторной батареи Wр, под которым по­нимается максимальное количество энергии, выделяемое во внешней цепи за время tкон. При постоянном разрядном токе:



где Uр - среднее значение напряжения Uр за время tк
Факторы, влияющие на емкость аккумуляторной батареи

Емкость АКБ зависит от множества конструктивных, технологиче­ских и эксплуатационных факторов. Однако, из принципа работы свинцо-во-кислотного аккумулятора следует, что в основном его емкость опреде­ляется объемом активной массы и электролита. Емкость аккумуляторной батареи существенно снижается с увеличением силы тока, что связано с резким уменьшением концентрации электролита в порах пластин, изоли-

руемых сульфатом свинца. Зависимость емкости от разрядного тока опи­сывается уравнением Пейкерта:



где n, k - постоянные для данного типа батареи (n = 1,2...1,7), tр.- время разряда.

На рисунке 2 дана примерная зависимость емкости аккумулятор­ной батареи от разрядного тока при различной температуре.



Рисунок 2. Зависимость емкости батареи от разрядного тока
Емкость аккумуляторной батареи уменьшается с понижением темпе­ратуры из-за увеличения вязкости электролита и замедления поступления серной кислоты в поры активной массы. Зависимости изменения емкости аккумуляторной батареи от температуры электролита в режиме разряда (для двух значений токов) приведены на рисунке 3. Так как емкость аккумуляторной батареи зависит от температуры, то значение емкости, полученное при температуре t, приводят к температуре 25°C:



где C25 - емкость, приведенная к температуре 25°C, Ct - емкость, полу­ченная при средней температуре tср, 0,01 - температурный коэффициент изменения емкости при температуре 18...27 °C.



Рис 3. Зависимость емкости АКБ от температуры электролита

при различных токах разряда
При известной начальной плотности электролита γэ степень разря-женности определяется по формуле: где у25 - плотность электролита при температуре плюс 25°C (плотности γэ и γ25 измерены в г/см3 ).
^ Подготовка аккумуляторной батареи к эксплуатации

Существует два способа приготовления электролита. 1 способ: кон­центрированная серная кислота плотностью 1,83 г/см3 добавляется в дис­тиллированную воду (но не наоборот). 2 способ: электролит плотностью 1,40 г/см3 добавляется в дистиллированную воду или в электролит с плот­ностью ниже необходимой. Следует учитывать, что плотность электролита для различных времен года и климатических условий должна быть различ­ной. Например, в районах с умеренным климатом (со средней месячной температурой в январе минус 15...минус 8 °С) плотность электролита должна быть равна 1,26 ± 0,01 г/см3, в районах с холодным климатом (со средней месячной температурой в январе минус 30...минус 15 °С) плот­ность электролита должна быть равна 1,28 ± 0,01 г/см3 .

Температура заливаемого электролита должна быть в пределах 15...30 °C. Перед заливкой необходимо отвернуть вентиляционные проб­ки и удалить элементы, герметизирующие вентиляционные отверстия.

Электролит заливают до тех пор, пока он не достигнет нижнего тор­ца тубуса горловины крышки или определенного уровня выше предохра­нительного щитка. Плотность электролита, заливаемого в новую батарею, должна быть на 0,02 г/см3 меньше той, которая должна быть в конце заря­да для данной климатической зоны. Если через два часа после заливки су-хозаряженной батареи плотность электролита будет на 0,03 г/см3 ниже плотности этого электролита через 20 минут после заливки, то батарею следует зарядить, а затем скорректировать плотность электролита. Но же­лательно все же заряжать батарею в любом случае.
^ Заряд аккумуляторных батарей

Аккумуляторные батареи можно заряжать от любого источника энергии постоянного тока при условии, что его выходное напряжение больше напряжения заряжаемой батареи. Для полного заряда батарея должна принять 150 % своей емкости.

Различают два основных способа заряда: при постоянном токе и при постоянном напряжении. Продолжительность заряда при использовании обоих методов одинакова.

Заряд при постоянном токе. Оптимальная сила тока заряда равна

I3=0.1C20. При повышении температуры электролита до 45°C необходимо снизить зарядный ток в два раза или прервать заряд для охлаждения элек­тролита до 30...35°C. Методом заряда при постоянном токе можно заря­жать n последовательно включенных аккумуляторов при напряжении на выходе зарядного устройства Uз > 2,7n.

Достоинствами данного метода являются: 1) простота зарядных уст­ройств; 2) простота расчета количества электричества, сообщаемого бата­рее, как произведение тока и времени заряда.

Недостатком метода при малом токе заряда является большая дли­тельность заряда, а при большом - плохая заряжаемость к концу заряда и повышенная температура электролита.

^ Заряд при постоянном напряжении. Метод имеет два недостатка, проявляющихся в начале заряда полностью разряженных батарей: 1) за­рядный ток достигает 1...1,5C20; 2) из-за большого зарядного тока перегре­вается аккумулятор. Поэтому для предохранения генератора от перегрузки на автомобиле устанавливаются ограничители тока.

Недостатки, присущие этим методам, частично уменьшаются комби­нированными способами заряда:

  • ступенчато - изменяющимся током;

  • смешанным способом, при котором сначала заряжают АКБ по­
    стоянным током, а затем постоянным напряжением.

К основным причинам плохой заряжаемости аккумуляторной бата­реи относятся: 1) высыпание активной массы из решеток вследствие ко­робления последних при заряде большими токами, замерзании электролита и т.п.; 2) наличие в аккумуляторном электролите примесей веществ, кото­рые, осаждаясь на электродах, экранируют часть их рабочей поверхности, препятствуя протеканию на ней основной токообразующей реакции, и спо­собствуют усиленному разложению воды и газовыделению; 3) сульфата-ция электродов (из-за хранения батареи в теплом помещении при высокой плотности электролита).
^ Хранение аккумуляторных батарей

Новые, не залитые электролитом батареи, хранятся при температуре не ниже минус 50°C. Максимальный срок хранения сухих батарей - три года. Заряженные батареи с электролитом хранятся по возможности при температуре не выше 0°C. Минимальная температура их хранения: минус 30 0С. При чрезмерно низких температурах электролит может за­мерзнуть. При плотности электролита γ25=1,31 г/см3 электролит замерзает при температуре ниже минус 40°С, при γ25=1,27 г/см3 электролит замерзает при температуре до минус 30°С. Срок хранения батарей с электролитом при отрицательной температуре - до 1,5 лет, при положительной темпера­туре - до 9 месяцев. Перед постановкой на хранение несухозаряженной батареи необходимо: полностью зарядить батарею; скорректировать при необходимости плотность электролита; удалить с батареи токопроводящий слой, используя для этого раствор питьевой соды или нашатыря.
^ Техническое обслуживание АКБ в процессе эксплуатации

Техническое обслуживание АКБ сводится к содержанию ее в чисто­те, контролю технического состояния и режима заряда.

При визуальном осмотре необходимо убедиться в чистоте поверхно­сти АКБ.Если поверхность покрыта электропроводным слоем, смоченной электролитом, то поверхность АКБ протирают чистой ветошью, смочен­ной в растворе нашатырного спирта или 10% растворе кальцированной со­ды.

Необходимо особенно внимательно следить за чистотой и состояни­ем полюсных выводов, наконечников проводов и вентиляционных пробок. Полюсные выводы и наконечники проводов смазывают техническим вазе­лином.

Внешний осмотр, очистка поверхности батареи, проверка ее крепле­ния, а при необходимости и измерение уровня электролита и его плотно­сти целесообразно проводить при каждом техническом осмотре.

^ Условное обозначение аккумуляторных батарей

Обозначение аккумулятора емкостью свыше 30 А-ч состоит из букв и цифр, расположенных в следующем порядке:

  • цифра, указывающая число последовательно соединенных аккуму­
    ляторов в батарее (цифра 3 - в 6-вольтовой батарее, цифра 6 - в 12-
    вольтовой батарее);

  • буквы, обозначающие назначение по функциональному признаку
    (СТ - стартерная);

  • число, указывающее номинальную емкость батареи в ампер-часах
    при 20-часовом режиме разряда;

  • буквы или цифры, которые содержат дополнительные сведения об
    использовании батареи (Н-несухозаряженная, З - залитая электролитом и
    заряженная; Л- необслуживаемая) и применяемых для ее изготовления ма­
    териалах (А - пластмассовый моноблок с общей крышкой; Э - моноблок
    из эбонита, Т - моноблок из термопласта, П - моноблок из полиэтилена,
    М - сепаратор из поливинилхлорида типа "мипласт", Р - сепаратор из ми-
    пора, Ф - хладостойкая мастика).

Например, условное обозначение батареи "6СТ-55ЭМ" указывает, что батарея состоит из 6 последовательно соединенных аккумуляторов (следовательно, ее напряжение - 12 вольт) свинцовой электрохимической системы, предназначена для стартерного пуска двигателя, номинальная емкость батареи равна 55 ампер-часам при 20-часовом режиме разряда, корпус батареи сделан из эбонита, сепаратор - из мипласта.

Кроме условного обозначения по ГОСТ 18620 - 86Е маркировка ба­тареи должна содержать: товарный знак завода-изготовителя; знаки поляр­ности "+" и (или) "-"; месяц и год изготовления; массу батареи в состоя­нии поставки.

На аккумуляторных батареях с общей крышкой дополнительно мар­кируют номинальную емкость в ампер-часах и номинальное напряжение в вольтах. Если ток стартерного разряда превышает номинальную емкость более чем в три раза, то его значение также указывается в составе марки­ровочных данных.
Контрольные вопросы:

  1. Из каких основных частей состоит аккумулятор? Каково их на­
    значение?

  2. Какой химический состав активной массы положительных и
    отрицательных пластин?

  3. Какие химические реакции проходят на положительной пла­-
    стине, отрицательной пластине при разряде аккумулятора?

  4. Какие химические реакции проходят на пластинах при заряде
    аккумулятора?

  5. Из какого материала изготавливаются несущие части пластин
    аккумулятор ов ?

  6. Каково назначение сепараторов в аккумуляторной батарее?
    Почему размеры сепараторов превышают размеры электродов?

  1. С какой целью в сплав для решеток электродов свинцового ак­кумулятора добавляется сурьма?

  2. Какие основные недостатки имеют аккумуляторные батареи,
    решетки электродов которых изготовляются из сплава свинца с содержа­нием более 4,5 % сурьмы?

  3. Какие существуют способы соединения аккумуляторов в бата­рее? Укажите их преимущества и недостатки.

  4. Какие параметры аккумулятора считаются основными?

  5. При каких условиях определяется номинальная емкость аккумуляторной батареи?

  6. Что такое номинальные напряжение, ток, емкость автомобиль­ных аккумуляторов?

  7. От чего зависит ЭДС аккумуляторной батареи? Чем отличается
    напряжение батареи от ЭДС?

  8. Как изменяется емкость аккумуляторной батареи с ростом раз­
    рядного тока и понижением температуры электролита? Почему?

  9. Что представляет собой вольтамперная характеристика аккумуляторной батареи? Каким образом по ней можно определить внутреннее сопротивление?

  10. Что такое резервная емкость малообслуживаемых и необслуживаемых батарей? Что характеризует этот показатель?

  11. Что представляет собой электролит аккумулятора и какова его
    плотность?

  12. Как приготовляется электролит для свинцовой аккумуляторной
    батареи?

  13. Указать причины саморазряда аккумуляторной батареи.

  14. Какие существуют способы заряда аккумуляторных батарей?
    Указать их преимущества и недостатки.

  15. Указать признаки окончания заряда автомобильной аккумуля­торной батареи.

  16. Чем опасен перезаряд аккумулятора?

  17. Какие штатные средства контроля заряда аккумуляторной батареи применяются на автомобилях?

  18. Какие причины могут вызвать выплескивание электролита из
    вентиляционных отверстий во время заряда аккумуляторной батареи?

  19. Указать условия хранения аккумуляторов.

  20. Какие причины могут вызвать быстрое понижение уровня

электролита в аккумуляторной батарее?

  1. Какие особенности имеют малообслуживаемые и необслужи­ваемые аккумуляторные батареи? Укажите их преимущества.

  2. Какими способами можно определить полярность выводных
    клемм аккумуляторной батареи?

  3. Как обозначаются автомобильные аккумуляторы?

Литература:

  1. Ютт В.Е. Электрооборудование автомобилей. -М.: Транспорт, 2000.

  2. Чижков Ю.П., Акимов А.В. Электрооборудование автомобилей.
    Учебник для вузов. - М.: Изд-во За рулем, 2000.

  3. Пятков К.Б. Электрооборудование ВАЗ 2103, 2106: устройство и
    ремонт. - М.: Третий Рим, 1998.

  4. Боровских Ю.И., Старостин А.К., Чиксков Ю.П. Стартерные ак­-
    кумуляторные батареи. — М.: Фонд: За экономическую грамотность, 1997.


ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ, КОНСТРУКЦИЯ, ХАРАКТЕРИСТИКИ,

ОЦЕНКА ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ И ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБСЛУЖИВАНИЕ АККУМУЛЯТОРНЫХ БАТАРЕЙ
Методические указания
к выполнению практической работы


Составил ТОРМАНОВ Сергей Яковлевич
Рецензент М. В. Стекольников

Редактор



Подписано в печать

Усл. печ. л. Уч.-изд.л.

Тираж 100 экз. Заказ

Добавить документ в свой блог или на сайт

Похожие:

Российской Федерации Федеральное агентство по образованию Саратовский государственный технический университет iconРоссийской Федерации Федеральное агентство по образованию Саратовский...
Конструкция, принцип действия характеристики и оценка технического состояния стартера

Российской Федерации Федеральное агентство по образованию Саратовский государственный технический университет iconРоссийской Федерации Федеральное агентство по образованию Саратовский...
...

Российской Федерации Федеральное агентство по образованию Саратовский государственный технический университет iconРоссийской Федерации Федеральное агентство по образованию Саратовский...
Доктор технических наук, профессор, зав кафедрой технологии химических волокон и композиционных материалов Ивановского государственного...

Российской Федерации Федеральное агентство по образованию Саратовский государственный технический университет iconРоссийской Федерации Федеральное агентство по образованию Саратовский...
П-58 Химические источники тока. Литий – ионные аккумуляторы пленочной конструкции: учеб пособие / С. С. Попова, А. В. Денисов, Г....

Российской Федерации Федеральное агентство по образованию Саратовский государственный технический университет iconРоссийской Федерации Федеральное агентство по образованию Саратовский...
Пкхм, экспериментальное определение параметров хладагента в характерных точках с построением рабочего цикла установки в lgP,h-диаграмме....

Российской Федерации Федеральное агентство по образованию Саратовский государственный технический университет iconРоссийской Федерации Федеральное агентство по образованию Нижегородский...
Рекомендовано умо по образованию в области финансов, учёта и мировой экономики в качестве учебного пособия для студентов, обучающихся...

Российской Федерации Федеральное агентство по образованию Саратовский государственный технический университет iconРоссийской Федерации Федеральное агентство по образованию Дальневосточный...
Учебное пособие предназначено оказать Вам помощь в овладении навыками самостоятельной работы

Российской Федерации Федеральное агентство по образованию Саратовский государственный технический университет iconРоссийской Федерации Федеральное агентство по образованию Южно-Уральский...
Выполнение разделов «охрана труда», «экологическая безопасность», «гражданская оборона» в дипломном проекте

Российской Федерации Федеральное агентство по образованию Саратовский государственный технический университет iconПрактикум самара 2005 Федеральное агентство по образованию Государственное...
Сульфирование: Практикум./ М. В. Леонова; Самар гос техн ун-т. Самара, 2005. 57 с

Российской Федерации Федеральное агентство по образованию Саратовский государственный технический университет iconАвтомобильных дорогах общего пользования федерального значения
Фгбоу впо «Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю. А.», Министерство образования и науки Российской...


авто-помощь


Заказать интернет-магазин под ключ!

При копировании материала укажите ссылку © 2015
контакты
auto-ally.ru
<..на главную